1、第2课时 共价键的键能与化学反 应的反应热 原子晶体,专题3 第三单元 共价键 原子晶体,1.掌握共价键的键能与键长的概念以及它们之间的关系。能用键能、键长等说明简单分子的某些性质。 2.掌握共价键的键能与化学反应过程中的能量变化之间的关系。 3.掌握原子晶体的概念及原子晶体的结构与物理性质特点。,目标导航,基础知识导学,重点难点探究,随堂达标检测,栏目索引,一、共价键的键能与化学反应的反应热,基础知识导学,答案,1.共价键的键能 共价键的键能是在101 kPa、298 K条件下， 的过程中所 的能量，称为AB间共价键的键能。其单位为 。如断开1 mol HH键吸收的能量为436.0 kJ，即
2、HH键的键能为 。键能越大，形成化学键时放出的能量 ，意味着化学键越 ，越不容易被 。,1 mol气态AB分子生成气态,A原子和B原子,吸收,kJmol1,436.0 kJmol1,越多,稳定,破坏,2.键长 叫做该共价键的键长。一般而言，化学键的键长越短，键能越 ，化学键越 ，键越 。当两个原子形成共价键时，原子轨道发生重叠，重叠程度越大，键长越短，键能越 。 3.键能与化学反应过程中的能量关系 (1)化学反应的实质是 断裂和 形成的过程。 (2)旧化学键断裂 能量，新化学键形成 能量。 化学反应过程中，旧键断裂所吸收的总能量大于新键形成所放出的总能量，反应为 反应，否则，反应为 反应。反应
3、热(H)反应物总键能生成物总键能。 (3)反应物和生成物的化学键的强弱决定着化学反应过程中的 变化。,答案,两个成键原子的原子核间的距离,大,强,牢固,大,旧化学键,新化学键,吸收,放出,吸热,放热,能量,答案,议一议 1.根据下表中的HX键的键能回答下列问题：,(1)若使2 mol HCl键断裂为气态原子，则发生的能量变化是 。 (2)表中共价键最难断裂的是 ，最易断裂的是 。,吸收862 kJ,的能量,HF,HI,答案,(3)由表中键能数据的大小说明键能与分子稳定性的关系： 。,HF、HCl、HBr、HI的键能依次减小，说明四种分子的稳定性依次减弱，即HF分子很稳定，最难分解，HI分子最不
4、稳定，易分解,答案,2.下列三种分子中：H2、Cl2、Br2，共价键的键长最长的是 ，键能最大的是 。 3.已知HH、ClCl、HCl键的键能分别为436 kJmol1、243 kJmol1、431 kJmol1。试通过键能数据估算H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)反应的反应热是多少？ 答案 HE(反应物键能之和)E(生成物键能之和)(4362432431) kJmol1183 kJmol1。,1.原子晶体的概念 相邻原子间以 相互结合形成的晶体叫做原子晶体。 2.原子晶体中存在的微粒 原子晶体中存在的微粒为 ；微粒间的相互作用为 。 3.典型的原子晶体金刚石 在金刚石晶体中，每个碳原子被
5、周围 个碳原子包围，以共价键跟 个碳原子结合形成 ，其CCC夹角为109.5。 金刚石晶体中C原子个数与CC键数之比为1 12。金刚石结构中最小的环中，有 个C原子，金刚石晶胞中含 个C原子。,二、原子晶体,答案,6,8,共价键,原子,共价键,4,4,4个共价单键,答案,4.原子晶体的物理性质 熔点 ，硬度 ， 导电， 溶于一般溶剂。 5.常见的原子晶体 (1)某些非金属单质，如晶体硼(B)、晶体 ( )和 等。 (2)某些非金属化合物，如 ( )、 ( )、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。,高,大,不,难,硅,Si,金刚石,金刚砂,SiC,二氧化硅,SiO2,答案,议一议 1.原子晶
6、体的物理性质有哪些？ 答案 由于原子晶体中原子间以较强的共价键相结合，故原子晶体：熔、沸点很高，硬度大，一般不导电，难溶于溶剂。,2.氮化碳晶体是新发现的一种高硬度材料，该晶体类型应该是 晶体。试根据物质结构知识推测氮化碳晶体与金刚石比较，硬度更大的应该是 _晶体，熔点较低的应是 _ 晶体。,返回,解析答案,解析 根据氮化碳为高硬度材料且都由非金属元素组成，推断该晶体应为原子晶体。又因为N原子半径小于C原子半径，所以CN键比CC键更强，硬度更大的应该是氮化碳，熔点较低的是金刚石。,原子,氮化碳,金刚石,一、键长、键能与反应热,重点难点探究,1.键能的应用 (1)表示共价键的强弱 键能越大，断开
7、化学键时需要的能量越多，化学键越稳定。 (2)判断分子的稳定性 结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。 (3)判断化学反应的能量变化 在化学反应中，旧化学键断裂吸收能量，新化学键的形成释放能量，因此反应焓变与键能的关系为H反应物键能总和生成物键能总和，H0时，为吸热反应。,2.键长的应用 (1)一般键长越短，键能越大，共价键越稳定，分子越稳定。 (2)键长的比较方法 根据原子半径比较，同类型的共价键，成键原子的原子半径越小，键长越短。 根据共用电子对数比较，相同的两个原子间形成共价键时，单键键长双键键长叁键键长。,3.共价键强弱的判断 (1)由原子半径和共用电子对数判断：成键原子的原
8、子半径越小，共用电子对数越多，则共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。 (2)由键能判断：共价键的键能越大，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能量越多。 (3)由键长判断：共价键的键长越短，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能量越多。 (4)由电负性判断：元素的电负性越大，该元素的原子对共用电子对的吸引力越大，形成的共价键越稳定。,特别提醒,由分子构成的物质，其熔、沸点与共价键的键能和键长无关。而分子的稳定性，由键长和键能决定。,例1 碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：,回答下列问题： (1)通常条件下，比较CH4和SiH4的稳定性强弱： 。,解析答案,解析 因为CH键的键
9、能大于SiH键的键能，所以CH4比SiH4稳定。,CH4比SiH4稳定,解析答案,(2)硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是_ _。,解析 CC键和CH 键的键能比SiSi键和SiH键都大，因此烷烃比较稳定，而硅烷中SiSi键和SiH键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成。,CC键和CH键较强，所形成的烷烃稳定，而硅烷中SiSi键和SiH键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成,解析答案,(3)Si与C相比更易生成氧化物，原因是_ _。,解析 CH键的键能大于CO键，CH键比CO键稳定，而SiH键的键能却远小于SiO键，所以SiH键不稳定而倾向于形成稳定
10、性更强的SiO键。,CH键的键能大于CO键，CH键比CO键稳定，而SiH键的键能却远小于SiO键，所以SiH键不稳定而倾向于形成稳定性更强的SiO键,解题反思,键能和键长决定分子的稳定性，许多物质的化学性质与键能有关，例如N2、SiO2等的化学性质不活泼就与键能的大小有关。,变式训练1 某些化学键的键能如下表所示(kJmol1)：,根据表中数据回答下列问题： (1)下列物质本身具有的能量最低的是 (填字母序号，下同)。 A.H2 B.Cl2 C.Br2 D.I2 (2)下列氢化物中，最稳定的是 。 A.HF B.HCl C.HBr D.HI,解析答案,解析 能量越低越稳定，破坏其中的化学键需要
11、的能量就越多，形成其中的键时放出的能量也越多。 答案 (1)A (2)A,解析答案,(3)X2H2=2HX(X代表F、Cl、Br、I，下同)的反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。,放热,(4)1 mol Cl2在一定条件下与等物质的量的H2反应，放出的热量是 kJ。 相同条件下，X2分别与H2反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出的热量最多的是 。,183,F2,解析 H反应物的总键能生成物的总键能。,解题反思,化学反应的焓变反应物的总键能生成物的总键能，计算反应热时，要准确计算出每摩尔物质所含有的各共价键的数目。,二、典型的原子晶体,金刚石(晶体硅)、二氧化硅、碳化硅的晶胞,1.金刚石(晶体
12、硅) 金刚石(晶体硅)晶胞的每个顶点和面心均有1个C(Si)原子，晶胞内部有4个C(Si)原子，每个金刚石(晶体硅)晶胞中含有 个C(Si)原子。,答案,8,2.二氧化硅晶胞 SiO2晶体结构相当于在晶体硅结构中每两个Si原子中间插入一个O原子，参照金刚石晶胞模型，在SiO2晶胞中有 个Si原子位于立方晶胞的顶点，有 个Si原子位于立方晶胞的面心，还有 个Si原子与 个O原子在晶胞内构成4个硅氧四面体，均匀排列于晶胞内。每个SiO2晶胞中含有_个Si原子和 个O原子。,答案,8,6,4,16,8,16,3.碳化硅晶胞 (1)每个硅(碳)原子与周围紧邻的 个碳(硅)原子以共价键结合成_结构，向空
13、间伸展形成空间网状结构。 (2)最小碳环由 个原子组成且不在同一平面内，其中包括 个C原子和_个Si原子。 (3)每个SiC晶胞中含有 个C原子和 个Si原子。,答案,4,正四面体,6,3,3,4,4,解析答案,例2 碳化硅和立方氮化硼的结构与金刚石类似，碳化硅硬度仅次于金刚石，立方氮化硼硬度与金刚石相当，其晶胞结构如图所示。,请回答下列问题： (1)每个硅原子周围与其距离最近的碳原子有 个；设晶胞边长为a cm，密度为b gcm3，则阿伏加德罗常数可表示为 (用含a、b的式子表示)。,解析答案,(2)立方氮化硼晶胞中有 个硼原子， 个氮原子，若晶胞的边长为a cm，则立方氮化硼的密度表达式为
14、 gcm3(设NA为阿伏加德罗常数的值)。,4,4,解题反思,变式训练2 关于SiO2晶体的叙述正确的是( ) A.60 g SiO2晶体中含有NA个分子(NA表示阿伏加德罗常数的数值) B.60 g SiO2晶体中，含有2NA个SiO键 C.SiO2晶体中与同一Si原子相连的4个O原子处于同一四面体的4个顶点 D.SiO2晶体中，1个Si原子和2个O原子形成2个共价键,解析答案,解析 SiO2晶体为原子晶体，晶体中不存在单个分子，A不正确； 1 mol SiO2晶体含有SiO键4 mol，B不正确； SiO2晶体中，与每个Si原子相连的4个O构成正四面体结构，O原子位于顶点，Si原子位于四面
15、体的中心，C正确； SiO2晶体中，1个Si原子和4个O原子形成4个共价键，D不正确。 答案 C,解题反思,返回,1.下列说法不正确的是( ) A.键能越小，表示化学键越牢固，越难以断裂 B.成键的两原子核越近，键长越短，化学键越牢固，性质越稳定 C.破坏化学键时消耗能量，而形成化学键时释放能量 D.键能、键长只能定性地分析化学键的强弱,A,随堂达标检测,解析答案,解析 键能越大，断开该键所需的能量越多，化学键越牢固，性质越稳定，故A项错误。,1,2,3,4,5,6,2.某原子晶体A，其空间结构中的一部分如图所示，A与某物质B反应生成C，其实质是在每个AA键中插入一个B原子，则C的化学式为(
16、),C,答案,A.AB B.A5B4 C.AB2 D.A2B5,1,2,3,4,5,6,3.下列分子中最难断裂成原子的是( ) A.HF B.HCl C.HBr D.HI,A,解析答案,解析 因为原子半径IBrClF，电负性FClBrI，所以它们与H原子形成的氢化物分子的键能E(HF)E(HCl)E(HBr)E(HI)。键能越大，化合物越难断裂成原子。,1,2,3,4,5,6,4.已知C3N4晶体具有比金刚石更大的硬度，且原子间均以单键结合。下列关于晶体的说法正确的是( ) A.C3N4晶体是离子晶体 B.C3N4晶体中，CN键的键长比金刚石中CC键的键长要长 C.C3N4晶体中微粒间通过离子
17、键结合 D.C3N4晶体中每个碳原子连接4个氮原子，而每个氮原子连接3个碳原子,解析答案,1,2,3,4,5,6,解析 C3N4晶体原子间均以单键结合，则原子间为共价键，且硬度比金刚石大，所以C3N4晶体是原子晶体，A、C错； 因为氮原子比碳原子半径小，所以CN键比CC键的键长要短，B错误； 因为碳原子最外层有4个孤电子对，易形成4个共价键，氮原子最外层有3个孤电子对，易形成3个共价键，所以C3N4晶体中每个碳原子连接4个氮原子，而每个氮原子连接3个碳原子，D正确。 答案 D,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,5.金刚石具有硬度大、熔点高等特点，大量用于制造钻头、金属切割刀具等。其结
18、构如图所示。下列判断正确的是( ),解析答案,6,A.金刚石中CC键的键角均为109.5，所以金刚石和CH4的晶体类型相同 B.金刚石熔点高与CC键的键能无关 C.金刚石中碳原子个数与CC键个数之比为12 D.金刚石熔点高，所以在打孔过程中不需要进行浇水冷却,1,2,3,4,5,解析 选项A，金刚石是原子晶体，CH4是分子晶体，二者的晶体类型不同； 选项B，金刚石熔化过程中CC键断裂，因CC键的键能大，断裂时需要的能量多，故金刚石熔点很高； 选项C，金刚石中每个C参与了4个CC键的形成，而每个C对每条键的贡献只有一半，故C原子个数与CC键个数之比为(4 )412； 选项D，金刚石熔点高，但在打
19、孔过程中会产生极高的温度，如不浇水冷却钻头，会导致钻头熔化。 答案 C,6,6.单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据，回答下列问题：,答案,1,2,3,4,5,6,(1)晶体硼的晶体类型属于 晶体，理由是_ _ 。,原子,晶体硼的熔、沸点和硬度都介于晶体硅和金刚石之间，而金刚石和晶体硅均为原子晶体，B与C相邻且与Si处于对角线位置，也应为原子晶体,返回,(2)已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如图)，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点上各有1个B原子。通过观察图形及推算，此晶体结构单元由 个B原子组成。,解析答案,1,2,3,4,5,6,解析 每个三角形的顶点被5个三角形所共有，所以，此顶点完全属于一个三角形的只占到1/5，每个三角形中有3个这样的点，且晶体B中有20个这样的三角形，因此，晶体B中这样的顶点(B原子)有3/52012个。,12,本课结束,